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超越摩尔时代将来临 2040年将实现0.2nm

2025-12-29
來源:芯智讯

根據韓國半導體工程師協會發表的《半導體技術路線圖2026》,全球半導體產業正規劃在未來15年內,將先進邏輯制程從目前的2nm節點,逐步推進至2040年的0.2nm,將真正進入1埃米(?)時代。隨著晶體管線寬微縮逐漸逼近物理極限,未來制程演進將不再僅僅依賴光刻技術,而是轉向結構、材料與系統層級的全面革新。

2040后將迎來1埃米時代,EUV可能迎來瓶頸

從時間軸來看,路線圖預期2025年底左右半導體制程將進入2nm時代,并于2031年前后推進至1nm級;到了2040年,邏輯電路線寬將進一步縮小至0.2nm。盡管0.75NA EUV光刻機可在2030年前后帶來更細線寬,但基于光刻的物理微縮將逐步趨于飽和,制程競爭的重心勢必轉向芯片構架與整體系統設計。

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晶體管轉向立體化

為延續摩爾定律,邏輯元件將由FinFET 轉向GAA(Gate-All-Around),并進一步演進至CFET(Complementary FET) 等三維晶體管結構,通過將PMOS 與NMOS 垂直堆疊,突破平面密度限制。配合Monolithic 3D(單晶3D) 制程,以及由DTCO 邁向STCO(系統-制程共同最佳化)的設計思維,未來性能提升將來自整體構架重整,而非單一制程節點的微縮。

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內存同步進化,異質整合與高層數DRAM 成關鍵

除了邏輯制程,內存技術的演進節奏與0.2nm邏輯制程高度同步。在DRAM 領域,傳統BCAT 構架預期將在7~8nm遭遇微縮極限,未來將轉向垂直信道晶體管、堆疊式DRAM、4F2 單元,以及通過Hybrid Bonding (混合鍵合)將CMOS 電路直接與數組內存結合的CBA(CMOS Bonded Array) 構架,延續密度與性能提升。

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在AI 應用推動下,高頻寬內存(HBM)的重要性進一步放大。路線圖指出,HBM 將通過更高層數堆疊、混合鍵合與散熱設計,HBM 預測2031年將有20層、8TB/s,并在2040年達到30層以上、128TB/s 的帶寬水平。

至于NAND Flash,則走向“以層數換密度”的發展路徑,預期自321層,推進至2031年約1000層,并在2040年挑戰2000層。

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進入超越摩爾定律時代(More than Moore)

半導體產業正藉由邏輯與內存的3D 化、Hybrid Bonding 及系統級構架重整,提升單位面積整合密度并降低互連延遲,以在不依賴線寬微縮的情況下,滿足未來AI 或其他產業對于高速、低功耗的需求。


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